Le pétrole
Le mot «pétrole», composé à partir des deux mots latins petra et oleum, signifie littéralement «huile de pierre»: on trouve en effet le pétrole dans les roches sédimentaires de la croûte terrestre sous forme liquide. Il existe également sous forme gazeuse ou solide. Chimiquement, le pétrole est un mélange complexe d'hydrocarbures avec de petites quantités d'azote, d'oxygène et de soufre. Selon les gisements, il présente une grande variété, entre
le gaz naturel, constitué principalement de méthane, et des formes solides ou semi‑solides comme l'asphalte et les bitumes, en passant par toutes les formes intermédiaires liquides.
Le pétrole et le gaz naturel sont actuellement les matières premières minérales et énergétiques les plus utilisées, notamment sous forme de carburants, de médicaments, de matières plastiques ou même de cosmétiques. Aussi le pétrole est-il devenu, depuis un siècle, un produit stratégique qui a été l'enjeu de nombreux conflits.
La formation du pétrole Le pétrole se forme par dégradation de la matière organique issue de végétaux et d'organismes microscopiques enfouis avec les sédiments fins qui s'accumulent au fond des océans. Sous l'action des bactéries, dans des milieux pauvres en oxygène, la matière organique est dégradée en une substance brunâtre complexe, le kérogène, qui est en fait l'«ancêtre» du pétrole.
La genèse du pétrole Les couches de sédiments s'enfoncent et se consolident, se transformant peu à peu en roches sédimentaires: c'est ce qu'on appelle la diagenèse. Le kérogène est alors porté à des températures et à des pressions de plus en plus intenses, qui cassent les molécules et les réorganisent, donnant ainsi les hydrocarbures du pétrole. Au‑delà d'une certaine profondeur, ces phénomènes sont si intenses que les seules molécules qui subsistent sont des gaz et qu'il ne reste aucun hydrocarbure liquide. De ce fait, la présence de dépôts de pétrole liquide peut indiquer que les roches d'origine n'ont pas eu à subir de température supérieure à 140 °C environ. En revanche, la présence de gaz naturel en abondance permet de déduire que cette température a été dépassée. De manière générale, les températures favorables à la formation du pétrole liquide se situent entre 60 °C et 120 °C, en corrélation avec des profondeurs d'enfouissement des roches allant de 2 000 à 4 000 m.
Un autre facteur va conditionner l'apparition du pétrole: le temps. L'élévation de température doit se dérouler pendant une période suffisamment longue pour «cuire» les ingrédients de départ. Ainsi, des dépôts contenant de la matière organique et exposés à de basses températures, mais sur une longue période de temps, peuvent produire du pétrole d'une manière aussi efficace que des dépôts plus récents soumis à des températures plus élevées. Le temps est alors dit géologique, et correspond à des périodes qui atteignent plusieurs dizaines de millions d'années.
Le bassin sédimentaire La notion géographique de bassin recouvre une réalité géologique: les bassins se forment par l'accumulation de sédiments, transportés depuis les zones d'érosion active du continent dans une dépression de la surface terrestre. Des bassins sont actuellement en formation dans le golfe du Mexique, au large du delta du Mississippi, où les sables et les boues apportés par le fleuve s'accumulent sur des kilomètres d'épaisseur.
Le poids de telles accumulations provoque l'enfoncement progressif de l'ensemble du bassin: c'est le phénomène de subsidence; le bassin garde ainsi son caractère, l'enfoncement compensant le remplissage. Les couches plus anciennes se retrouvent progressivement enfouies, et le poids grandissant des couches sus‑jacentes, formées par l'arrivée de nouveaux sédiments, provoque leur compaction. L'eau qui circule, mue par la pression croissante et chargée de sels minéraux, va contribuer à cimenter les grains ou au contraire à les dissoudre en partie. Ainsi, les sédiments se transforment peu à peu en véritables roches: les sables deviennent des grès, et les boues des argiles.
La porosité des roches La compaction et la cimentation des roches ont pour effet de diminuer la taille des interstices séparant les grains, donc le volume de vides où peuvent se loger des fluides tels que l'eau ou les hydrocarbures. Le volume relatif des vides par rapport au volume total de la roche est appelé porosité: ce paramètre a une énorme importance en prospection pétrolière, puisqu'il détermine le volume potentiel de pétrole dans un gisement. La perméabilité, qui mesure la facilité qu'ont les fluides à traverser la roche, est elle aussi un paramètre important. Une roche poreuse n'est pas forcément perméable: les argiles sont imperméables, et pourtant poreuses (une argile sèche peut absorber de l'eau).
Roche mère, roche‑magasin Les pores des roches sédimentaires souterraines sont très souvent occupés par de l'eau. Dans les gisements d'hydrocarbures, le pétrole et le gaz ont expulsé l'eau en occupant les espaces interstitiels. Les roches qui s'imprègnent ainsi de pétrole sont typiquement des grès ou des roches carbonatées comme les calcaires, alors que les sédiments, où la matière organique a été piégée, sont plutôt des boues qui ont évolué en roches plus fines comme les argiles. Cette différence amène à faire la distinction entre la roche où le pétrole s'est lentement formé, ou roche mère, et celle qui forme le réservoir souterrain, ou roche‑magasin. Le terme « roche‑réservoir » n'est pas tout à fait adapté, puisque les gisements sont contenus non pas dans de vastes cavités mais dans les microscopiques pores de la roche, où le pétrole est exploité.
Les roches‑magasins doivent être à la fois perméables et poreuses: à cet égard, un grès composé de gros grains arrondis de taille plus ou moins uniforme est une roche‑magasin idéale. Si les tailles des grains sont très variables, la roche sera moins poreuse, et son degré de perméabilité risque d'être relativement faible.
Le pétrole né dans la roche mère doit donc migrer, au cours de son histoire, vers la roche‑magasin. Cette migration permet également le regroupement des hydrocarbures, qui sont à l'origine disséminés dans les sédiments.
La migration du pétrole Avec l'accumulation des couches sédimentaires et l'enfouissement, le poids s'accroît et compacte les sédiments. La pression intense qui en résulte est probablement le premier moteur de la migration du pétrole, les hydrocarbures s'extirpant des pores trop fins de la roche mère pour gagner des roches de porosité supérieure s'il s'en présente dans le voisinage immédiat.
Les divers cheminements du pétrole La migration de la masse de pétrole dépend des roches rencontrées. Des roches perméables comme les grès ou les calcaires, provenant d'anciens récifs, permettent le passage des hydrocarbures. Toute roche imperméable, par exemple une argile, les arrêtera ou modifiera leur cheminement. La migration ascendante du pétrole peut théoriquement l'amener jusqu'à la surface. De fait, on observe parfois en surface des suintements d'hydrocarbures, qui vont des simples traces, comme un film d'huile sur une surface d'eau, à des réserves assez importantes pour être exploitées.
Les gisements de surface sont cependant exceptionnels: le gaz naturel se perd presque instantanément dans l'atmosphère; l'huile est exposée à l'action des bactéries et à l'évaporation de ses composants légers. Quand il subsiste des hydrocarbures, ce sont des résidus lourds, goudron ou asphalte. Néanmoins, la présence de suintements actifs dans une région est la preuve de la migration de pétrole ou de gaz, et donc un indice de la possible présence en profondeur d'un gisement.
Les pièges à pétrole L'existence de gisements en profondeur s'explique par la présence de certaines structures géologiques qui bloquent le pétrole et le gaz et les empêchent d'aller s'évanouir en surface. Ces structures, connues sous le nom de pièges, peuvent prendre des formes variées. Elles jouent un double rôle, puisque d'une part elles arrêtent la migration des hydrocarbures et d'autre part elles provoquent leur accumulation «en amont», comme le ferait un barrage. Le plus souvent, les pièges mettent en contact une roche assez perméable et poreuse (un grès ou un calcaire) et une roche imperméable.
On distingue deux grandes familles de pièges: les pièges structuraux, qui sont constitués par les déformations souples (plis) ou cassantes (failles) des roches, et les pièges stratigraphiques, qui mettent en jeu la nature des roches. Des structures géologiques très particulières, les dômes de sel (les diapirs), combinent souvent les deux types de pièges, car elles ont un environnement qui présente des variations stratigraphiques importantes et causent des déformations notables aux roches encaissantes.
Production et transformation du pétrole Quand le gisement est localisé avec certitude, d'éventuels forages complémentaires puis des calculs (dits «de réservoir») permettent de déterminer son extension exacte et les volumes d'hydrocarbures contenus. Il faut tenir compte de paramètres géométriques (volume total de la «poche» de pétrole), mais également lithologiques, comme la porosité. Ces calculs aideront
à déterminer la meilleure façon d'exploiter le gisement.
La récupération du pétrole En général, la pression à l'intérieur des réservoirs géologiques suffit à pousser les hydrocarbures vers la surface. Mais, dans les meilleures conditions, 25 % des hydrocarbures au maximum peuvent être ainsi extraits, car la pression diminue peu à peu jusqu'à devenir insuffisante. Des méthodes dites de récupération secondaire, ou assistée, sont alors utilisées: elles consistent à injecter de l'eau ou d'autres liquides dans des puits conçus à cet effet, afin de pousser le pétrole vers les tubages de production. Il est possible également d'agir sur la viscosité du pétrole, qui rend difficile sa séparation d'avec la roche‑magasin, au moyen de substances dont l'action est comparable à celle des savons; à terme, il sera possible de récupérer 50 % du pétrole contenu dans les gisements.
Le raffinage du pétrole Si le pétrole brut est un mélange d'hydrocarbures très variés, les produits livrés ont, eux, une composition bien précise. Par exemple, l'essence est fabriquée à partir d'hydrocarbures légers, au contraire des revêtements routiers, où des composés très lourds sont utilisés. Le raffinage permet donc de séparer les familles d'hydrocarbures. La séparation se fait par distillation; le chauffage progressif d'une charge de brut permet aux composés très légers de passer en phase vapeur et d'être recueillis par condensation; ensuite viennent des composés de moins en moins légers, les résidus non évaporés représentant la fraction la plus lourde. La transformation consiste à produire des molécules différentes de celles constituant le brut; deux techniques principales sont employées: le craquage, qui consiste à «casser» les molécules, généralement en les chauffant suffisamment; le reformage, opération inverse, qui consiste à «coller» des molécules élémentaires pour en former de plus lourdes.
À la sortie de la raffinerie, toute une série de produits finis sont obtenus, tels que les différents carburants, mais aussi des composés dits «grands intermédiaires», comme le butadiène, et qui serviront à la pétrochimie pour fabriquer des produits tels que les matières plastiques ou les composés chimiques utilisés en cosmétologie.
Le transport du pétrole Le gaz naturel, le pétrole brut et les produits raffinés du pétrole sont transportés par différents moyens: oléoducs et gazoducs, navires pétroliers, et plus rarement camions ou wagons‑citernes. À l'origine, le transport se faisait dans des barils de bois, et le baril est resté l'unité de référence pour la production de brut (1 baril vaut 159 l, et 1 t de brut représente 7,3 barils).
Oléoducs et gazoducs Les hydrocarbures fluides peuvent être transportés dans des canalisations, les oléoducs, ainsi que les hydrocarbures gazeux (on parle dans ce dernier cas de gazoducs). Ces canalisations so
nt composées de tubes soudés les uns aux autres, d'un diamètre de quelques dizaines de centimètres à plus de un mètre. Elles sont généralement enterrées, ce qui atténue l'impact sur l'environnement. Les hydrocarbures sont transportés sous pression, maintenue par des stations de pompage installées à intervalles réguliers. Dans certains pays (Russie, États‑Unis), où les transports terrestres impliquent des distances considérables, la plus grande partie du pétrole et du gaz naturel est acheminée par des oléoducs ou des gazoducs. Ceux-ci couvrent des distances considérables, jusqu'à plusieurs milliers de kilomètres. Il existe aussi des oléoducs et des gazoducs sous‑marins, comme ceux qui traversent la Méditerranée entre l'Afrique du Nord et l'Europe. Jusqu'aux années 1960, les gazoducs étaient le seul moyen de transport du gaz naturel.
Cependant, cette méthode de transport coûte trois fois plus cher que l'acheminement d'une quantité énergétique équivalente de pétrole brut. Une solution consiste à liquéfier le gaz en le portant à basse température (− 160 °C). Des pétroliers ont été spécialement conçus pour transporter ce gaz naturel liquéfié (GNL) à la pression atmosphérique. La consommation de gaz naturel provenant de régions lointaines est ainsi devenue possible. D'importants gisements de gaz naturel, comme ceux d'Alaska et du Moyen‑Orient, deviennent désormais exploitables.
Les navires pétroliers Un des avantages du transport maritime est sa souplesse: les navires pétroliers peuvent changer de trajet selon les besoins, transporter nimporte quel type de pétrole, et répondre à la demande saisonnière en augmentant leur capacité. Pour le transport du pétrole brut, les compagnies pétrolières utilisent de très grands navires. La plupart peuvent traverser le canal de Suez et le canal de Panamá, mais certains sont si volumineux (plus de 500 000 t) qu'ils doivent emprunter d'autres routes.
Les aspects économiques et politiques du pétrole Les premières compagnies pétrolières, nées aux États‑Unis, trouvèrent qu'il était plus intéressant de fusionner leurs activités au sein d'énormes trusts. En 1912, la Standard Oil Company, fondée par John D. Rockefeller, fut divisée en petites compagnies par la Cour suprême des États‑Unis, en vertu de la loi antitrust. En dépit de cette mesure, l'industrie pétrolière américaine, favorisée par l'énorme demande de pétrole provoquée par les deux guerres mondiales, fut dominée durant les décennies suivantes par quelques compagnies multinationales, cinq américaines et deux européennes (la Royal Dutch‑Shell et British Petroleum). En 1966, ces Majors contrôlaient 76 % de la production mondiale de pétrole. Bien qu'en concurrence féroce pour le contrôle de la production – par exemple, celle des gisements du Moyen‑Orient alors récemment découverts –, elles s'entendaient secrètement entre elles pour réguler la production, et par conséquent les prix, concluant à leur avantage des accords de production avec les gouvernements inexpérimentés des pays producteurs.
La création de l'OPEP Certains pays producteurs (Mexique, Iran), désireux de limiter les privilèges des grandes compagnies étrangères, entreprirent la nationalisation des puits exploités sur leur territoire, ou réclamèrent un partage équitable des revenus (Venezuela). En 1960, le Venezuela fonda, avec plusieurs pays du Moyen‑Orient, l'Organisation des pays exportateurs de pétrole (OPEP), les pays producteurs voulant eux-mêmes contrôler les prix. Plusieurs autres pays ont rallié cette organisation, qui compte actuellement treize membres.
Les chocs pétroliers Chronologie (1973)
Le choc pétrolier de 1973 (document Le Monde) Le comportement de plus en plus militant de l'OPEP à partir des années 1970 amena les fameux «chocs pétroliers»: le premier et le plus connu eut lieu en 1973, lors de la guerre du Kippour, quand les pays du Proche‑Orient décidèrent des hausses du prix du brut allant jusqu'à 100 % et l'embargo des livraisons vers certains pays qui soutenaient alors Israël.
Le second choc pétrolier survint en 1979: en un an, les prix du brut doublèrent (de 14 à 28 dollars le baril). Entre 1973 et 1980, le prix du pétrole fut ainsi multiplié par dix. De plus, les variations des cours du brut furent amplifiées par celles des cours des devises: le pétrole étant payé en dollars (les «pétrodollars»), toute hausse de cette monnaie entraînait immédiatement une augmentation de la facture pétrolière des pays importateurs.
Les conséquences Cette situation a accru la dépendance des pays consommateurs (CEE et Japon, en particulier) par rapport aux pays producteurs (75 % de la production sont en effet consommés dans des pays qui ne possèdent que 10 % des réserves mondiales de pétrole) et contribué à l'appauvrissement de la plupart des pays du tiers‑monde. Confrontés aux chocs pétroliers, les pays importateurs prirent des mesures instituant des économies d'énergie et favorisant l'indépendance énergétique.
Ainsi, en 1974, certains pays européens imposèrent-ils l'interdiction de circuler ou la fermeture des pompes à essence pendant le week‑end. C'est également à cette époque que la plupart des pays instituèrent des limitations de vitesse, et que fut lancée la lutte contre le gaspillage, en incitant, par exemple, à l'isolation thermique des habitations ou au développement de moteurs automobiles économiques en carburant. Par ailleurs, les gouvernements favorisèrent d'autres formes d'énergie, en accélérant les programmes nucléaires ou en poussant à la recherche sur les énergies solaire, éolienne et géothermique basse et haute énergie.
Afin de réduire la dépendance à l'égard des pays producteurs traditionnels, une politique de diversification des sources d'approvisionnement fut menée et l'exploration, à la recherche de nouveaux gisements, fut développée. C'est ainsi que la mer du Nord est devenue une source très importante de pétrole et de gaz.
Ces mesures portèrent leurs fruits: la consommation mondiale de pétrole, qui avait culminé en 1979, chuta de 14 % entre 1980 et 1984 dans les pays occidentaux. La faible croissance des pays industrialisés contribua également à une baisse de la demande. Il s'ensuivit une surproduction qui provoqua une baisse des prix: la facture pétrolière française, qui était de 145 milliards de francs en 1984, descendit à 68,2 milliards de francs en 1992.
Le pétrole, matière première stratégique Alors que la production était au début du siècle l'apanage des États‑Unis, aujourd'hui le Proche‑Orient, avec 75 % de la production mondiale, est la première région exportatrice de pétrole au monde, et le premier fournisseur de l'Amérique du Nord, de l'Europe occidentale et du Japon. Aussi toute rumeur d'instabilité de la région du golfe Persique fait-elle vaciller les places boursières mondiales, l'or noir étant devenu la matière première prépondérante, qui gouverne en partie les flux économiques internationaux.
Chronologie (1991) L'or noir demeure le «nerf de la guerre»: ainsi, l'Iraq, sorti affaibli économiquement de sa guerre avec l'Iran, militait pour une hausse des prix du brut qui lui aurait permis de payer ses dettes. Les pays voisins, producteurs également de pétrole et inquiets de l'hégémonie grandissante de l'Iraq, favorisaient la surproduction afin de maintenir des cours très bas. En août 1990, l'Iraq, en envahissant le Koweït, provoquait la guerre du Golfe, engendrant un déséquilibre de l'ordre économique mondial. Par peur d'un troisième choc pétrolier les pays occidentaux, par l'intermédiaire de l'ONU, voulurent obliger l'Iraq à négocier, en établissant un embargo économique. Devant l'intransigeance du président irakien, Saddam Hussein, les Nations unies décident d'intervenir militairement (opération «Tempête du désert», janvier-février 1991), ce qui provoqua en quelques semaines la défaite des Irakiens.
L'avenir du pétrole Principaux pays producteurs de gaz naturel [2001] Les réserves et les ressources en pétrole Les spécialistes distinguent les ressources, qui sont l'ensemble des volumes d'hydrocarbures identifiés, y compris ceux dont les géologues ne font que supposer l'existence, et les réserves au sens strict, qui sont les volumes des gisements connus avec certitude, et dont on sait que l'exploitation sera rentable. Mais cette rentabilité dépend du prix auquel il sera possible de vendre le pétrole extrait. Si les cours de l'or noir s'effondrent, les gisements les plus difficiles à exploiter ne seront plus rentables, le coût d'une éventuelle exploitation dépassant le prix de vente. Privées de ces volumes, les réserves vont donc diminuer même si personne n'a encore touché aux gisements.
D'après des études optimistes estimant les réserves mondiales de pétrole, en 1996, à environ 160 milliards de tonnes, celles-ci pourraient durer une quarantaine d'années au rythme de la consommation actuel; il faut espérer que le rythme des découvertes suivra celui de la consommation, et qu'il sera possible d'affirmer, en 2030, l'existence de réserves jusqu'en 2080; néanmoins, de nombreux géologues affirment que l'essentiel du pétrole et du gaz a déjà été découvert, et qu'une baisse de la production est inévitable. En 1997, 80 % du pétrole produit provenait en effet de gisements découverts avant 1973; la majorité d'entre eux sont aujourd'hui en déclin. Dans les années 1990, les compagnies pétrolières ont découvert en moyenne un milliard de tonnes de pétrole par an, mais en 1997, elles en ont extrait annuellement plus de trois fois cette valeur. Par ailleurs, selon certains observateurs, les réserves mondiales de pétrole brut sont surestimées (notamment par les compagnies nationales, qui détiennent le monopole des droits pétroliers dans les pays de l'OPEP), et elles s'élevaient, en fait, au début de l'année 1997, non pas à 160 milliards de tonnes mais à environ 120 milliards de tonnes (quantité de pétrole ayant une probabilité de 50 % de chance d'être extraite de gisements connus). Ces réserves, et les nouveaux gisements restant à découvrir (estimés à 20 milliards de tonnes) fourniraient alors à peine plus que la quantité cumulée de pétrole déjà consommée à ce jour (un peu plus de 110 milliards de tonnes).
Les ressources non conventionnelles de pétrole Certains géologues estiment que les réserves dites non conventionnelles peuvent représenter un espoir pour l'avenir. Les hydrocarbures sont en effet présents partout dans la nature: les gaz libérés par la décomposition de la matière vivante (gaz des marais, par exemple) ou le méthane dissous dans les eaux souterraines représentent une immense source potentielle de gaz naturel. De même, de grandes quantités de roches, les schistes bitumineux, contiennent du kérogène qu'il suffit de porter à une certaine température pour en extraire des hydrocarbures utiles. C'est également en les chauffant qu'on peut extraire des hydrocarbures lourds des sables asphaltiques, dont les gisements sont abondants.
Le mot «pétrole», composé à partir des deux mots latins petra et oleum, signifie littéralement «huile de pierre»: on trouve en effet le pétrole dans les roches sédimentaires de la croûte terrestre sous forme liquide. Il existe également sous forme gazeuse ou solide. Chimiquement, le pétrole est un mélange complexe d'hydrocarbures avec de petites quantités d'azote, d'oxygène et de soufre. Selon les gisements, il présente une grande variété, entre
le gaz naturel, constitué principalement de méthane, et des formes solides ou semi‑solides comme l'asphalte et les bitumes, en passant par toutes les formes intermédiaires liquides.Le pétrole et le gaz naturel sont actuellement les matières premières minérales et énergétiques les plus utilisées, notamment sous forme de carburants, de médicaments, de matières plastiques ou même de cosmétiques. Aussi le pétrole est-il devenu, depuis un siècle, un produit stratégique qui a été l'enjeu de nombreux conflits.
La formation du pétrole Le pétrole se forme par dégradation de la matière organique issue de végétaux et d'organismes microscopiques enfouis avec les sédiments fins qui s'accumulent au fond des océans. Sous l'action des bactéries, dans des milieux pauvres en oxygène, la matière organique est dégradée en une substance brunâtre complexe, le kérogène, qui est en fait l'«ancêtre» du pétrole.
La genèse du pétrole Les couches de sédiments s'enfoncent et se consolident, se transformant peu à peu en roches sédimentaires: c'est ce qu'on appelle la diagenèse. Le kérogène est alors porté à des températures et à des pressions de plus en plus intenses, qui cassent les molécules et les réorganisent, donnant ainsi les hydrocarbures du pétrole. Au‑delà d'une certaine profondeur, ces phénomènes sont si intenses que les seules molécules qui subsistent sont des gaz et qu'il ne reste aucun hydrocarbure liquide. De ce fait, la présence de dépôts de pétrole liquide peut indiquer que les roches d'origine n'ont pas eu à subir de température supérieure à 140 °C environ. En revanche, la présence de gaz naturel en abondance permet de déduire que cette température a été dépassée. De manière générale, les températures favorables à la formation du pétrole liquide se situent entre 60 °C et 120 °C, en corrélation avec des profondeurs d'enfouissement des roches allant de 2 000 à 4 000 m.
Un autre facteur va conditionner l'apparition du pétrole: le temps. L'élévation de température doit se dérouler pendant une période suffisamment longue pour «cuire» les ingrédients de départ. Ainsi, des dépôts contenant de la matière organique et exposés à de basses températures, mais sur une longue période de temps, peuvent produire du pétrole d'une manière aussi efficace que des dépôts plus récents soumis à des températures plus élevées. Le temps est alors dit géologique, et correspond à des périodes qui atteignent plusieurs dizaines de millions d'années.
Le bassin sédimentaire La notion géographique de bassin recouvre une réalité géologique: les bassins se forment par l'accumulation de sédiments, transportés depuis les zones d'érosion active du continent dans une dépression de la surface terrestre. Des bassins sont actuellement en formation dans le golfe du Mexique, au large du delta du Mississippi, où les sables et les boues apportés par le fleuve s'accumulent sur des kilomètres d'épaisseur.
Le poids de telles accumulations provoque l'enfoncement progressif de l'ensemble du bassin: c'est le phénomène de subsidence; le bassin garde ainsi son caractère, l'enfoncement compensant le remplissage. Les couches plus anciennes se retrouvent progressivement enfouies, et le poids grandissant des couches sus‑jacentes, formées par l'arrivée de nouveaux sédiments, provoque leur compaction. L'eau qui circule, mue par la pression croissante et chargée de sels minéraux, va contribuer à cimenter les grains ou au contraire à les dissoudre en partie. Ainsi, les sédiments se transforment peu à peu en véritables roches: les sables deviennent des grès, et les boues des argiles.
La porosité des roches La compaction et la cimentation des roches ont pour effet de diminuer la taille des interstices séparant les grains, donc le volume de vides où peuvent se loger des fluides tels que l'eau ou les hydrocarbures. Le volume relatif des vides par rapport au volume total de la roche est appelé porosité: ce paramètre a une énorme importance en prospection pétrolière, puisqu'il détermine le volume potentiel de pétrole dans un gisement. La perméabilité, qui mesure la facilité qu'ont les fluides à traverser la roche, est elle aussi un paramètre important. Une roche poreuse n'est pas forcément perméable: les argiles sont imperméables, et pourtant poreuses (une argile sèche peut absorber de l'eau).
Roche mère, roche‑magasin Les pores des roches sédimentaires souterraines sont très souvent occupés par de l'eau. Dans les gisements d'hydrocarbures, le pétrole et le gaz ont expulsé l'eau en occupant les espaces interstitiels. Les roches qui s'imprègnent ainsi de pétrole sont typiquement des grès ou des roches carbonatées comme les calcaires, alors que les sédiments, où la matière organique a été piégée, sont plutôt des boues qui ont évolué en roches plus fines comme les argiles. Cette différence amène à faire la distinction entre la roche où le pétrole s'est lentement formé, ou roche mère, et celle qui forme le réservoir souterrain, ou roche‑magasin. Le terme « roche‑réservoir » n'est pas tout à fait adapté, puisque les gisements sont contenus non pas dans de vastes cavités mais dans les microscopiques pores de la roche, où le pétrole est exploité.
Les roches‑magasins doivent être à la fois perméables et poreuses: à cet égard, un grès composé de gros grains arrondis de taille plus ou moins uniforme est une roche‑magasin idéale. Si les tailles des grains sont très variables, la roche sera moins poreuse, et son degré de perméabilité risque d'être relativement faible.
Le pétrole né dans la roche mère doit donc migrer, au cours de son histoire, vers la roche‑magasin. Cette migration permet également le regroupement des hydrocarbures, qui sont à l'origine disséminés dans les sédiments.
La migration du pétrole Avec l'accumulation des couches sédimentaires et l'enfouissement, le poids s'accroît et compacte les sédiments. La pression intense qui en résulte est probablement le premier moteur de la migration du pétrole, les hydrocarbures s'extirpant des pores trop fins de la roche mère pour gagner des roches de porosité supérieure s'il s'en présente dans le voisinage immédiat.
Les divers cheminements du pétrole La migration de la masse de pétrole dépend des roches rencontrées. Des roches perméables comme les grès ou les calcaires, provenant d'anciens récifs, permettent le passage des hydrocarbures. Toute roche imperméable, par exemple une argile, les arrêtera ou modifiera leur cheminement. La migration ascendante du pétrole peut théoriquement l'amener jusqu'à la surface. De fait, on observe parfois en surface des suintements d'hydrocarbures, qui vont des simples traces, comme un film d'huile sur une surface d'eau, à des réserves assez importantes pour être exploitées.
Les gisements de surface sont cependant exceptionnels: le gaz naturel se perd presque instantanément dans l'atmosphère; l'huile est exposée à l'action des bactéries et à l'évaporation de ses composants légers. Quand il subsiste des hydrocarbures, ce sont des résidus lourds, goudron ou asphalte. Néanmoins, la présence de suintements actifs dans une région est la preuve de la migration de pétrole ou de gaz, et donc un indice de la possible présence en profondeur d'un gisement.
Les pièges à pétrole L'existence de gisements en profondeur s'explique par la présence de certaines structures géologiques qui bloquent le pétrole et le gaz et les empêchent d'aller s'évanouir en surface. Ces structures, connues sous le nom de pièges, peuvent prendre des formes variées. Elles jouent un double rôle, puisque d'une part elles arrêtent la migration des hydrocarbures et d'autre part elles provoquent leur accumulation «en amont», comme le ferait un barrage. Le plus souvent, les pièges mettent en contact une roche assez perméable et poreuse (un grès ou un calcaire) et une roche imperméable.
On distingue deux grandes familles de pièges: les pièges structuraux, qui sont constitués par les déformations souples (plis) ou cassantes (failles) des roches, et les pièges stratigraphiques, qui mettent en jeu la nature des roches. Des structures géologiques très particulières, les dômes de sel (les diapirs), combinent souvent les deux types de pièges, car elles ont un environnement qui présente des variations stratigraphiques importantes et causent des déformations notables aux roches encaissantes.
Production et transformation du pétrole Quand le gisement est localisé avec certitude, d'éventuels forages complémentaires puis des calculs (dits «de réservoir») permettent de déterminer son extension exacte et les volumes d'hydrocarbures contenus. Il faut tenir compte de paramètres géométriques (volume total de la «poche» de pétrole), mais également lithologiques, comme la porosité. Ces calculs aideront
à déterminer la meilleure façon d'exploiter le gisement.La récupération du pétrole En général, la pression à l'intérieur des réservoirs géologiques suffit à pousser les hydrocarbures vers la surface. Mais, dans les meilleures conditions, 25 % des hydrocarbures au maximum peuvent être ainsi extraits, car la pression diminue peu à peu jusqu'à devenir insuffisante. Des méthodes dites de récupération secondaire, ou assistée, sont alors utilisées: elles consistent à injecter de l'eau ou d'autres liquides dans des puits conçus à cet effet, afin de pousser le pétrole vers les tubages de production. Il est possible également d'agir sur la viscosité du pétrole, qui rend difficile sa séparation d'avec la roche‑magasin, au moyen de substances dont l'action est comparable à celle des savons; à terme, il sera possible de récupérer 50 % du pétrole contenu dans les gisements.
Le raffinage du pétrole Si le pétrole brut est un mélange d'hydrocarbures très variés, les produits livrés ont, eux, une composition bien précise. Par exemple, l'essence est fabriquée à partir d'hydrocarbures légers, au contraire des revêtements routiers, où des composés très lourds sont utilisés. Le raffinage permet donc de séparer les familles d'hydrocarbures. La séparation se fait par distillation; le chauffage progressif d'une charge de brut permet aux composés très légers de passer en phase vapeur et d'être recueillis par condensation; ensuite viennent des composés de moins en moins légers, les résidus non évaporés représentant la fraction la plus lourde. La transformation consiste à produire des molécules différentes de celles constituant le brut; deux techniques principales sont employées: le craquage, qui consiste à «casser» les molécules, généralement en les chauffant suffisamment; le reformage, opération inverse, qui consiste à «coller» des molécules élémentaires pour en former de plus lourdes.
À la sortie de la raffinerie, toute une série de produits finis sont obtenus, tels que les différents carburants, mais aussi des composés dits «grands intermédiaires», comme le butadiène, et qui serviront à la pétrochimie pour fabriquer des produits tels que les matières plastiques ou les composés chimiques utilisés en cosmétologie.
Le transport du pétrole Le gaz naturel, le pétrole brut et les produits raffinés du pétrole sont transportés par différents moyens: oléoducs et gazoducs, navires pétroliers, et plus rarement camions ou wagons‑citernes. À l'origine, le transport se faisait dans des barils de bois, et le baril est resté l'unité de référence pour la production de brut (1 baril vaut 159 l, et 1 t de brut représente 7,3 barils).
Oléoducs et gazoducs Les hydrocarbures fluides peuvent être transportés dans des canalisations, les oléoducs, ainsi que les hydrocarbures gazeux (on parle dans ce dernier cas de gazoducs). Ces canalisations so
nt composées de tubes soudés les uns aux autres, d'un diamètre de quelques dizaines de centimètres à plus de un mètre. Elles sont généralement enterrées, ce qui atténue l'impact sur l'environnement. Les hydrocarbures sont transportés sous pression, maintenue par des stations de pompage installées à intervalles réguliers. Dans certains pays (Russie, États‑Unis), où les transports terrestres impliquent des distances considérables, la plus grande partie du pétrole et du gaz naturel est acheminée par des oléoducs ou des gazoducs. Ceux-ci couvrent des distances considérables, jusqu'à plusieurs milliers de kilomètres. Il existe aussi des oléoducs et des gazoducs sous‑marins, comme ceux qui traversent la Méditerranée entre l'Afrique du Nord et l'Europe. Jusqu'aux années 1960, les gazoducs étaient le seul moyen de transport du gaz naturel.Cependant, cette méthode de transport coûte trois fois plus cher que l'acheminement d'une quantité énergétique équivalente de pétrole brut. Une solution consiste à liquéfier le gaz en le portant à basse température (− 160 °C). Des pétroliers ont été spécialement conçus pour transporter ce gaz naturel liquéfié (GNL) à la pression atmosphérique. La consommation de gaz naturel provenant de régions lointaines est ainsi devenue possible. D'importants gisements de gaz naturel, comme ceux d'Alaska et du Moyen‑Orient, deviennent désormais exploitables.
Les navires pétroliers Un des avantages du transport maritime est sa souplesse: les navires pétroliers peuvent changer de trajet selon les besoins, transporter nimporte quel type de pétrole, et répondre à la demande saisonnière en augmentant leur capacité. Pour le transport du pétrole brut, les compagnies pétrolières utilisent de très grands navires. La plupart peuvent traverser le canal de Suez et le canal de Panamá, mais certains sont si volumineux (plus de 500 000 t) qu'ils doivent emprunter d'autres routes.
Les aspects économiques et politiques du pétrole Les premières compagnies pétrolières, nées aux États‑Unis, trouvèrent qu'il était plus intéressant de fusionner leurs activités au sein d'énormes trusts. En 1912, la Standard Oil Company, fondée par John D. Rockefeller, fut divisée en petites compagnies par la Cour suprême des États‑Unis, en vertu de la loi antitrust. En dépit de cette mesure, l'industrie pétrolière américaine, favorisée par l'énorme demande de pétrole provoquée par les deux guerres mondiales, fut dominée durant les décennies suivantes par quelques compagnies multinationales, cinq américaines et deux européennes (la Royal Dutch‑Shell et British Petroleum). En 1966, ces Majors contrôlaient 76 % de la production mondiale de pétrole. Bien qu'en concurrence féroce pour le contrôle de la production – par exemple, celle des gisements du Moyen‑Orient alors récemment découverts –, elles s'entendaient secrètement entre elles pour réguler la production, et par conséquent les prix, concluant à leur avantage des accords de production avec les gouvernements inexpérimentés des pays producteurs.
La création de l'OPEP Certains pays producteurs (Mexique, Iran), désireux de limiter les privilèges des grandes compagnies étrangères, entreprirent la nationalisation des puits exploités sur leur territoire, ou réclamèrent un partage équitable des revenus (Venezuela). En 1960, le Venezuela fonda, avec plusieurs pays du Moyen‑Orient, l'Organisation des pays exportateurs de pétrole (OPEP), les pays producteurs voulant eux-mêmes contrôler les prix. Plusieurs autres pays ont rallié cette organisation, qui compte actuellement treize membres.
Les chocs pétroliers Chronologie (1973)
Le choc pétrolier de 1973 (document Le Monde) Le comportement de plus en plus militant de l'OPEP à partir des années 1970 amena les fameux «chocs pétroliers»: le premier et le plus connu eut lieu en 1973, lors de la guerre du Kippour, quand les pays du Proche‑Orient décidèrent des hausses du prix du brut allant jusqu'à 100 % et l'embargo des livraisons vers certains pays qui soutenaient alors Israël.
Le second choc pétrolier survint en 1979: en un an, les prix du brut doublèrent (de 14 à 28 dollars le baril). Entre 1973 et 1980, le prix du pétrole fut ainsi multiplié par dix. De plus, les variations des cours du brut furent amplifiées par celles des cours des devises: le pétrole étant payé en dollars (les «pétrodollars»), toute hausse de cette monnaie entraînait immédiatement une augmentation de la facture pétrolière des pays importateurs.
Les conséquences Cette situation a accru la dépendance des pays consommateurs (CEE et Japon, en particulier) par rapport aux pays producteurs (75 % de la production sont en effet consommés dans des pays qui ne possèdent que 10 % des réserves mondiales de pétrole) et contribué à l'appauvrissement de la plupart des pays du tiers‑monde. Confrontés aux chocs pétroliers, les pays importateurs prirent des mesures instituant des économies d'énergie et favorisant l'indépendance énergétique.
Ainsi, en 1974, certains pays européens imposèrent-ils l'interdiction de circuler ou la fermeture des pompes à essence pendant le week‑end. C'est également à cette époque que la plupart des pays instituèrent des limitations de vitesse, et que fut lancée la lutte contre le gaspillage, en incitant, par exemple, à l'isolation thermique des habitations ou au développement de moteurs automobiles économiques en carburant. Par ailleurs, les gouvernements favorisèrent d'autres formes d'énergie, en accélérant les programmes nucléaires ou en poussant à la recherche sur les énergies solaire, éolienne et géothermique basse et haute énergie.
Afin de réduire la dépendance à l'égard des pays producteurs traditionnels, une politique de diversification des sources d'approvisionnement fut menée et l'exploration, à la recherche de nouveaux gisements, fut développée. C'est ainsi que la mer du Nord est devenue une source très importante de pétrole et de gaz.
Ces mesures portèrent leurs fruits: la consommation mondiale de pétrole, qui avait culminé en 1979, chuta de 14 % entre 1980 et 1984 dans les pays occidentaux. La faible croissance des pays industrialisés contribua également à une baisse de la demande. Il s'ensuivit une surproduction qui provoqua une baisse des prix: la facture pétrolière française, qui était de 145 milliards de francs en 1984, descendit à 68,2 milliards de francs en 1992.
Le pétrole, matière première stratégique Alors que la production était au début du siècle l'apanage des États‑Unis, aujourd'hui le Proche‑Orient, avec 75 % de la production mondiale, est la première région exportatrice de pétrole au monde, et le premier fournisseur de l'Amérique du Nord, de l'Europe occidentale et du Japon. Aussi toute rumeur d'instabilité de la région du golfe Persique fait-elle vaciller les places boursières mondiales, l'or noir étant devenu la matière première prépondérante, qui gouverne en partie les flux économiques internationaux.
Chronologie (1991) L'or noir demeure le «nerf de la guerre»: ainsi, l'Iraq, sorti affaibli économiquement de sa guerre avec l'Iran, militait pour une hausse des prix du brut qui lui aurait permis de payer ses dettes. Les pays voisins, producteurs également de pétrole et inquiets de l'hégémonie grandissante de l'Iraq, favorisaient la surproduction afin de maintenir des cours très bas. En août 1990, l'Iraq, en envahissant le Koweït, provoquait la guerre du Golfe, engendrant un déséquilibre de l'ordre économique mondial. Par peur d'un troisième choc pétrolier les pays occidentaux, par l'intermédiaire de l'ONU, voulurent obliger l'Iraq à négocier, en établissant un embargo économique. Devant l'intransigeance du président irakien, Saddam Hussein, les Nations unies décident d'intervenir militairement (opération «Tempête du désert», janvier-février 1991), ce qui provoqua en quelques semaines la défaite des Irakiens.
L'avenir du pétrole Principaux pays producteurs de gaz naturel [2001] Les réserves et les ressources en pétrole Les spécialistes distinguent les ressources, qui sont l'ensemble des volumes d'hydrocarbures identifiés, y compris ceux dont les géologues ne font que supposer l'existence, et les réserves au sens strict, qui sont les volumes des gisements connus avec certitude, et dont on sait que l'exploitation sera rentable. Mais cette rentabilité dépend du prix auquel il sera possible de vendre le pétrole extrait. Si les cours de l'or noir s'effondrent, les gisements les plus difficiles à exploiter ne seront plus rentables, le coût d'une éventuelle exploitation dépassant le prix de vente. Privées de ces volumes, les réserves vont donc diminuer même si personne n'a encore touché aux gisements.
D'après des études optimistes estimant les réserves mondiales de pétrole, en 1996, à environ 160 milliards de tonnes, celles-ci pourraient durer une quarantaine d'années au rythme de la consommation actuel; il faut espérer que le rythme des découvertes suivra celui de la consommation, et qu'il sera possible d'affirmer, en 2030, l'existence de réserves jusqu'en 2080; néanmoins, de nombreux géologues affirment que l'essentiel du pétrole et du gaz a déjà été découvert, et qu'une baisse de la production est inévitable. En 1997, 80 % du pétrole produit provenait en effet de gisements découverts avant 1973; la majorité d'entre eux sont aujourd'hui en déclin. Dans les années 1990, les compagnies pétrolières ont découvert en moyenne un milliard de tonnes de pétrole par an, mais en 1997, elles en ont extrait annuellement plus de trois fois cette valeur. Par ailleurs, selon certains observateurs, les réserves mondiales de pétrole brut sont surestimées (notamment par les compagnies nationales, qui détiennent le monopole des droits pétroliers dans les pays de l'OPEP), et elles s'élevaient, en fait, au début de l'année 1997, non pas à 160 milliards de tonnes mais à environ 120 milliards de tonnes (quantité de pétrole ayant une probabilité de 50 % de chance d'être extraite de gisements connus). Ces réserves, et les nouveaux gisements restant à découvrir (estimés à 20 milliards de tonnes) fourniraient alors à peine plus que la quantité cumulée de pétrole déjà consommée à ce jour (un peu plus de 110 milliards de tonnes).
Les ressources non conventionnelles de pétrole Certains géologues estiment que les réserves dites non conventionnelles peuvent représenter un espoir pour l'avenir. Les hydrocarbures sont en effet présents partout dans la nature: les gaz libérés par la décomposition de la matière vivante (gaz des marais, par exemple) ou le méthane dissous dans les eaux souterraines représentent une immense source potentielle de gaz naturel. De même, de grandes quantités de roches, les schistes bitumineux, contiennent du kérogène qu'il suffit de porter à une certaine température pour en extraire des hydrocarbures utiles. C'est également en les chauffant qu'on peut extraire des hydrocarbures lourds des sables asphaltiques, dont les gisements sont abondants.
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